危險廢物焚燒工程實例介紹

肖 燕，伍長青，李 軍（中國天楹股份有限公司，江蘇 南通 226600）

?

危險廢物焚燒工程實例介紹

肖 燕，伍長青，李 軍
（中國天楹股份有限公司，江蘇 南通 226600）

摘 要：以江蘇省如東縣的危險廢物焚燒處置工程為例，探討了危險廢物焚燒系統(tǒng)的工程原理和性能特點。結(jié)果表明：采用“回轉(zhuǎn)窯+二燃室+余熱鍋爐+急冷塔+旋風(fēng)除塵器+干式脫酸塔+布袋除塵器+濕式洗滌塔”工藝，回轉(zhuǎn)窯溫度控制在850℃左右，危險廢物在回轉(zhuǎn)窯停留的時間約60min；二燃室溫度＞1100℃，煙氣在二燃室內(nèi)的停留時間＞2s；余熱鍋爐出口煙氣溫度約為550℃；兩級除塵、干法與濕法相結(jié)合的工藝，可實現(xiàn)危險廢物的無害化、減容、減量處理，為其他工程應(yīng)用提供了參考。

關(guān)鍵詞：危險廢物；回轉(zhuǎn)窯；煙氣凈化

引言

危險廢物的種類多、成分復(fù)雜，具有毒性、腐蝕性、易燃易爆性，其污染具有潛在性和滯后性，是全球環(huán)境保護(hù)的重點和難點問題之一。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，危險廢物不再只是工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)物，其它來源包括居民生活、商業(yè)機構(gòu)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療服務(wù)及不完善的環(huán)保設(shè)施等［1］。2014年我國的危險廢物產(chǎn)出量約為4000萬噸，較2007年的1079萬噸，年均增長率為20.58%。危險廢物產(chǎn)量的急劇上升，決定了危險廢物處理潛在的市場空間。

我國自20世紀(jì)90年代開始，逐步開始應(yīng)用回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)來處理危險廢物。目前，全國90%以上的危險廢物處置中心都采用了危險廢物焚燒處理系統(tǒng)［2］。焚燒法通過高溫破壞和改變固體廢物組成和結(jié)構(gòu)，可有效減少危險廢物的數(shù)量。焚燒處理在一定程度上可迅速將危險廢物處理掉，并且由于危險廢物焚燒后的容積會變小，所以也有垃圾減容的作用。焚燒處置在實現(xiàn)危險廢物減量化和無害化處置的同時，還可以實現(xiàn)余熱回收利用［3］。不同的焚燒方式有相應(yīng)的焚燒爐與之相配合，目前國內(nèi)采用較為典型的是回轉(zhuǎn)窯焚燒爐。

1　焚燒工藝選擇

危險廢物焚燒處理工藝必須滿足以下條件：

（1）廢物必須經(jīng)過高溫燃燒以徹底焚毀有毒物質(zhì)；

（2）煙氣中的有毒有機物也必須徹底在高溫下燃盡（《危險廢物焚燒污染控制排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定二次燃燒室焚燒溫度應(yīng)大于1100℃，停留時間不低于2s）；

（3）焚燒尾氣、殘渣、污水、飛灰須妥善處理并達(dá)標(biāo)排放；

（4）危險廢物的處理全過程無泄漏、無污染，無操作人員直接接觸；

（5）焚燒設(shè)備保證氣密性，防止有害物質(zhì)泄漏；

（6）為了避免裝料、出料的二次污染和頻繁啟、停爐造成煙氣中的二英超標(biāo)，系統(tǒng)須能連續(xù)不間斷運行。

1.1焚燒爐的選擇

目前，焚燒技術(shù)已較成熟，并發(fā)展出多種不同型式的垃圾廢物焚燒爐，主要焚燒爐的型式及運轉(zhuǎn)條件，見表1。

表1　危險廢物焚燒爐型及運行條件

回轉(zhuǎn)窯是國家工信部、環(huán)保部重點推薦的廢物處理爐型，應(yīng)用于危險廢物和化工殘渣、鹽渣、污泥等的焚燒處理?；剞D(zhuǎn)窯是一個臥式圓柱體，采用防腐蝕、耐高溫的耐火材料作內(nèi)部襯里，水平安放稍有傾斜，通過爐體轉(zhuǎn)動達(dá)到均勻混合并沿傾斜角向出料端移動。回轉(zhuǎn)式焚燒方式對固體廢棄物的燃盡率大大超過了傳統(tǒng)的往復(fù)式爐排結(jié)構(gòu)，并且運行穩(wěn)定、故障率低?；剞D(zhuǎn)窯焚燒爐對焚燒廢物的適應(yīng)性較強，技術(shù)成熟，運行可靠，且運行操作相對簡單，可很好地滿足各種危險廢物焚燒在進(jìn)料、出渣、燃燒完全等方面的要求。

該工程選擇的回轉(zhuǎn)窯焚燒爐采用煙氣順向式設(shè)計，整個爐膛分為烘干、熱解、氧化焚燒和焚燒冷卻等階段，有利于促進(jìn)煙氣和廢物的混合及接觸，提高了燃燒效率。

1.2煙氣凈化工藝選擇

針對不同煙氣成分及不同的環(huán)境質(zhì)量控制要求，選用不同的煙氣凈化系統(tǒng)。去除煙氣中多種成分的常見方法有：干式洗滌塔、半干式洗滌塔、濕式洗滌塔、靜電除塵、旋風(fēng)除塵及布袋除塵，煙氣中有的成分選用單獨一種方法即可，有的成分則需幾種方法組合使用。

隨著各國對環(huán)境質(zhì)量提出更高要求，危險廢物焚燒廠空氣污染防治工藝技術(shù)及設(shè)備日趨成熟，并針對不同的環(huán)境質(zhì)量控制要求，形成了不同的工藝路線及設(shè)備組合。現(xiàn)行的工藝組合大致有4種形式，見表2。

在危險廢物焚燒煙氣凈化工藝中，從世界范圍而言，濕法工藝的應(yīng)用最多，其次為半干法工藝。濕法工藝對污染物的去除率高，但水耗較大，產(chǎn)生的廢水量大，系統(tǒng)復(fù)雜，初次投資費用偏高且運行費用高；半干法工藝雖然二次產(chǎn)物很少，易于處理，但酸性氣體的去除率較濕法工藝低，塔頂高速旋轉(zhuǎn)霧化噴嘴容易堵塞，操作維護(hù)要求高，初次投資費用及運行費用都高；在同樣需要增加濕式洗滌塔去除酸性氣體的情況下，干法+濕法工藝具有產(chǎn)生的污泥及廢水少，重金屬及二英的去除效果好，且具有初次投資少，運行費用較低等優(yōu)點。

因此，該工程采用“急冷塔+旋風(fēng)除塵器+干式脫酸塔+布袋除塵器+濕式洗滌塔”的煙氣凈化工藝。

表2　煙氣凈化工藝比較表

2　如東縣危險廢物焚燒工程實例

2.1如東縣危險廢物焚燒處理工藝

2013年末，如東縣戶籍人口104.38萬人，產(chǎn)生的危險廢物總量約1.8650萬t/a，其中適合焚燒處理的危險廢物量約為1萬t/a，約占處置總量的53.6%。根據(jù)危險廢物的產(chǎn)生量，該工程設(shè)計的焚燒系統(tǒng)處置能力為1250kg/h，整套焚燒系統(tǒng)24h連續(xù)運行，廢物的低位熱值為3500kcal/kg，危險廢物混合物元素成分，見表3。

表3　危險廢物混合物成分

該危險廢物焚燒工藝主要包括進(jìn)料系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)以及煙氣凈化與排放系統(tǒng)。該工程采用“回轉(zhuǎn)窯+二燃室+余熱鍋爐+急冷塔+旋風(fēng)除塵器+干式脫酸塔+布袋除塵器+濕式洗滌塔”的處理工藝（如下圖所示）。

2.2項目介紹

固體、半固體危險廢物經(jīng)電動橋式抓斗起重機混料后，抓起送入焚燒系統(tǒng)進(jìn)料斗中，位于料斗下方的板式給料機將廢物均勻送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。桶裝物由布置在窯頭的密封上料系統(tǒng)提升后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)焚燒。固體及半固體危險廢物入爐焚燒穩(wěn)定后，液體廢物通過液體進(jìn)料噴槍噴入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)焚燒。固態(tài)廢物和液態(tài)廢物根據(jù)化驗分析的成分由技術(shù)部門制定配料單，進(jìn)料量根據(jù)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度等工況條件由控制室內(nèi)的計算機進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。

危險廢物在回轉(zhuǎn)窯中焚燒，回轉(zhuǎn)窯溫度控制在850℃，停留時間為60min左右，產(chǎn)渣量為15%～20%?；剞D(zhuǎn)窯產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入二燃室充分燃燒，二燃室的出口煙氣溫度約為1100℃，二燃室出口高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐，余熱鍋爐出口煙氣溫度約為550℃，余熱鍋爐出口煙氣進(jìn)入急冷裝置，在霧化水的作用下迅速越過200℃～500℃的二英再合成區(qū)，急冷塔的出口煙溫約為200℃，經(jīng)過旋風(fēng)除塵器和半干反應(yīng)塔凈化后的溫度約為160℃，再經(jīng)布袋除塵器和濕式脫酸塔煙溫降到70℃，此時不能直接排放，需通過換熱器加熱到170℃左右才能排放，防止白煙產(chǎn)生，采用蒸汽煙氣換熱器，利用余熱鍋爐蒸汽進(jìn)行換熱。

余熱鍋爐為低壓鍋爐，蒸汽產(chǎn)量為8t/h，蒸汽壓力為1MPa，飽和溫度為184℃。因產(chǎn)生的蒸汽量較少，不能用于發(fā)電。余熱鍋爐的蒸汽用于：窯頭滅火、二次風(fēng)加熱、蒸汽冷凝回用、蒸汽煙氣換熱等。

采用“干法+濕法”工藝，每天使用的液堿量約5t，石灰約1t，活性炭40～50kg。

危險廢物焚燒系統(tǒng)工藝流程圖

該工程采用兩級除塵工藝，即在急冷塔后、干式脫酸塔前布置旋風(fēng)分離器，去除大部分的顆粒物，以減輕布袋除塵器的負(fù)荷。旋風(fēng)除塵器一般用于捕集5～15μm的顆粒。除塵效率可達(dá)80%以上，近年來經(jīng)改進(jìn)后的特制旋風(fēng)除塵器的除塵效率可達(dá)95%以上。旋風(fēng)除塵器的缺點是，捕集＜5μm微粒的效率不高。布袋除塵器對＜1μm的微小顆粒物的脫除效率在90%以上，故其對重金屬及二英的脫除效率較高。另外，布袋除塵器具有二次脫HCl、SO2的作用，提高了脫HCl、SO2的效果。布袋除塵器對操作工藝條件的要求較高，但維修較困難，對高溫化學(xué)腐蝕較敏感。布袋除塵器采用耐腐蝕、耐溫性、耐水性較好的布袋濾料：PTFE針刺氈+PTFE覆膜，過濾面積在1000m2左右，濾袋規(guī)格φ160×6000mm，過濾風(fēng)速約0.85m/min，總共為6倉室。

整個焚燒系統(tǒng)配備了自動控制和監(jiān)測系統(tǒng)，在線顯示運行工況和尾氣排放監(jiān)測，并能自動反饋，對主要的工藝參數(shù)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。

表4　爐溫及煙氣排放在線檢測數(shù)據(jù)

3　結(jié)語

該回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的成功建成運行，使項目所在地區(qū)產(chǎn)生的危險廢物得到了有效的集中處置，改善了該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)作為危險廢物處理的主要工藝，具有對物料適應(yīng)性強、操作簡單、控制方便、使用壽命長、維修工作量少、工作連續(xù)性好等優(yōu)點。采用“回轉(zhuǎn)窯+二燃室”的焚燒工藝，焚燒殘渣的熱灼減率＜5%，燃燒效率＞99.9%，焚毀去除率＞99.99%，危險廢物能得到無害化、減容、減量處理。采用“急冷塔+旋風(fēng)除塵器+干式脫酸塔+布袋除塵器+濕式洗滌塔”的煙氣凈化處理工藝，危險廢物煙氣中的二英、氮氧化物、硫化物等污染物排放濃度可滿足危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 賀亞峰.危險廢物焚燒處理［J］.能源與節(jié)能，2014，10（10）：110-112.

［2］ 張邵坤.回轉(zhuǎn)窯危險廢物焚燒系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計［J］.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2015（4）：59-63.

［3］ 王少權(quán)，呂自強，王輝，等.危險廢物焚燒煙氣凈化工藝研究［J］.能源環(huán)境保護(hù)，2012，26（2）：30-32.

Project Case Analysis of Hazardous Waste Incineration

XIAO Yan， WU Chang-qing， LI Jun
（China Tianying Inc.， Jiangsu Nantong 226600， China）

Abstract:By taking the incineration disposal engineering of hazardous wastes in Rudong county of Jiangsu province as an example， the article probes into engineering principle and performance characteristics of hazardous waste incineration system， and provides references for the other engineering practice in the future.

Keywords:hazardous waste； rotary kiln； fue gas purifcation

中圖分類號：X705

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1006-5377（2016）05-0024-04